JP2020500040A - 不随意の手の動きを減衰させるための装置 - Google Patents
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Abstract
少なくとも第1の方向及び第2の方向に生じる不随意の手の動きを減衰させるための装置が提供され、第1の方向が第2の方向の反対である。装置は手及び前腕に固定可能であり、且つ少なくとも第1のボディを有し、第1のボディは、ボディ内の内部空間内で移動可能なターミナルを有する。ボディは非ニュートン性流体を含む。リンクがターミナルを装置の第1の部分に接続する。
Description
本発明は、不随意の手の動き(involuntary hand motion)を減衰させるためのデバイスに関する。
以下のパラグラフは、以下のパラグラフで考察されるものが従来技術又は当業者の知識の一部であるということを認めるものではない。
世界の人口の数パーセントの人は、手又は前腕の震えなどの不随意の手又は前腕の動き又は運動に苦しんでいる。不随意の手及び肘の動きは、手又は前腕の振動につながるような律動的な筋肉の運動を伴う場合がある。不随意の手及び前腕の動きには多くの種類がある。不随意の手及び前腕の動きは、振幅、振動が変化する可能性があり、また1つ又は複数の方向に起こる可能性がある。不随意の手及び前腕の動きの大部分は2hzから12hzの間の範囲の振動数で起こることが分かっている。不随意の手及び前腕の動きはパーキンソン病及び本態性振戦に関連する場合がある。不随意の手の動きは、重症度によっては、日常の活動を妨げる可能性があり、不随意の手の動きに悩んでいる人の生活の質を下げる可能性がある。不随意の手の動きを減衰させるためにこれらの人によってデバイスが着用される場合がある。このようなデバイスは受動的システム及び能動的システムとして概して分類され得る。
受動的システムは、摩擦により一体に緊合される機械的連結機構を使用する可能性があり、それにより使用者が自分の手を動かすことがより困難となり、それにより、そうしない場合に手が動くことができるか又は振動することができる場合の振幅を小さくする。受動的システムは嵩張り、着用時に不快なものである可能性があり、また、使用者を悩ませている不随意の手の動きの具体的な種類によっては、最適とはいえない不随意の手の動きの減衰性能を提供する可能性がある。受動的システムの1つの制約は、受動的システムが、変化する荷重条件に適合することができない可能性があることである。
能動的システムは、不随意の手の動きの動力学を感知することができ、また感知した動力学に反応して不随意の手の動きのための減衰力を発生させることができる能動的な力フィードバック機構を使用することにより、この制約を克服することができる。このような機構は動力源を必要とし、バッテリ、センサ、回転駆動装置、磁場発生器、及びジャイロスコープを有する可能性がある。電子機器を使用することで制約が増える。例えば、バッテリなどの動力源は比較的重い可能性があり、頻繁に充填したり定期的に交換したりすることが必要となる可能性がある。このような制約は、能動的な力フィードバックシステムを実装するデバイスを使用において不便なものとする可能性があり、また購入及び維持するのにより費用のかかるものとする可能性がある。また、能動的システムは、水、磁場、温度変化、及び衝撃の影響を受けやすい可能性がある。衝撃は使用者が誤ってデバイスを落としたり又は硬い表面にぶつけたりするときに生じる可能性がある。
腕の運動には7つの自由度が存在する:1.肩の回転、2.肩の屈曲/伸展、3.肩の外転/内転、4.肘の回内/回外、5.肘の屈曲/伸展、6.手首の屈曲/伸展、及び7.手首の橈側偏位/尺側偏位。研究により、震えの大部分が以下の3つの自由度に該当することが分かっている:手首の屈曲/伸展、手首の橈側偏位/尺側偏位、及び肘の回内/回外。ユニットの全体の機能のためにこれらの3つの自由度の運動を減衰させるデバイスは包括的であることが非常に重要である。
本概要は、後述のより詳細な説明への前置きとして読者に提示されることを意図し、任意の特許請求された発明又はまだ特許請求されていない発明を限定又は定義することを意図しない。1つ又は複数の発明が、その特許請求の範囲及び図を含めた本文献の任意の部分で開示される要素又はプロセス・ステップの任意の組み合わせ又は下位の組み合わせの中に存在し得る。
本開示の全体を通して、ボディは、装置の第2の部分に添着され、リンク又はコネクタを介して第1の部分に接続されるものとして説明される。本言及は分かり易くするためのものであり、本出願を限定するものとして理解されるべきではなく、本出願は、ボディが装置の第1の部分に添着され、リンク又はコネクタを介して第2の部分に接続されるような構成も企図する。
第1の実施例では、少なくとも第1の方向及び第2の方向において起こる不随意の手の運動を減衰させるための装置が提供され、ここでは第1の方向が第2の方向の反対である。装置が、手に固定可能である第1の部分と、前腕に固定可能であって第1の部分を基準として移動可能である第2の部分と、第2の部分に固定されるボディとを有する。ボディが、外部表面と、非ニュートン性流体を含む内部空間と、外部表面から内部空間の中まで延在するポートとを有する。ボディが、第1の位置と第2の位置との間で移動可能であって第1の位置の方に付勢される、内部空間内にあるターミナルであって、第1の位置が第2の位置と比較して第1の部分からより離れたところに位置する、ターミナルと、ターミナルを第1の部分に接続する、ポートを通過するリンクとをさらに有する。第1の部分が手に固定されて第2の部分が前腕に固定されるとき、リンクが張力を受ける状態となり、第1の方向における不随意の手の運動がターミナルを第1の位置から第2の位置の方へ移動させる。
この第1の実施例のいくつかのバージョンでは、装置のリンクが、長手方向の張力に対抗するように、及び長手方向の圧縮力に実質的に対抗しないように構成され、これらは不随意の手の運動によりリンクに加えられる可能性がある長手方向の張力及び圧縮力などである。
この第1の実施例のいくつかのバージョンでは、非ニュートン性流体が、2ヘルツから12ヘルツの振動数の範囲の不随意の手の運動を減衰させるように最適化されるようなボディの減衰性能プロフィールを達成するように選択される組成を有する。
この第1の実施例のいくつかのバージョンでは、ボディのターミナルがボディの内部空間を2つのセクションへと分割し、非ニュートン性流体の可逆流れのために第1及び第2のセクションを接続する抵抗流れ開口部(resistance flow opening)と、非ニュートン性流体の不可逆流れのために第1及び第2のセクションを接続する逆止弁とを有する。
この第1の実施例のいくつかのバージョンでは、装置が、不随意の前腕の運動を減衰させるための同調質量ダンパ(Tuned Mass Damper)をさらに有する。同調質量ダンパが第2の部分に固定可能であるハウジングを有する。ハウジングが、第2の内部壁の反対側に配置される第1の内部壁と、第4の内部壁の反対側に配置される第3の内部壁とを有する内部空間を画定する。同調質量ダンパが内部空間内に偏心質量体をさらに有する。偏心質量体が第1の内部壁と第2の内部壁との間を延在し、偏心質量体に隣接する内部空間を第1の部分及び第2の部分へと分割する。同調質量ダンパが、内部空間の残りの容積に加えられる流体をさらに有する。偏心質量体が、第1の部分と第2の部分との間を流体が流れるのを可能にするための少なくとも1つのキャナルを有する。偏心質量体が、第3の内部壁と第4の内部壁との間の線形方向において不随意の前腕の振動を伴う位相から外れて自由に動くことができる。
この第1の実施例のいくつかのバージョンでは、偏心質量体が、第3の内部壁を偏心質量体に接続する複数のばねと、第4の内部壁を偏心質量体に接続する複数のばねとにより、内部空間の中央領域において付勢され、その結果、偏心質量体が、第3の内部壁と第4の内部壁との間の線形において不随意の前腕の振動による位相から抜けるように動く。
第2の実施例では、上記の第1の実施例で説明される装置に類似の装置が提供されるが、この装置のボディが第1のボディであり、この装置が、第1のボディと同様に第2の部分に固定される、第1のボディと同じである第2のボディを有することを除く。第2のボディのリンクが、第1のボディのリンクと同様に、第1の部分に接続される。第1の部分が手に固定されて第2の部分が前腕に固定されるとき、第2のボディのリンクが張力を受ける状態となり、第2の方向における不随意の手の運動が、第2のボディのターミナルを、第2のボディのターミナルの第1の位置から、第2のボディのターミナルの第2の位置の方へ移動させる。
第3の実施例では、不随意の手の運動を減衰させるための装置が提供される。装置が、手に固定可能である第1の部分と、前腕に固定可能であって第1の部分を基準として移動可能である第2の部分と、少なくとも1つのボディとを有する。ボディが、外部表面を有して球形内部空間を画定する、及び外部表面から球形内部空間の中まで延在するポートを有する、ケーシングを有し、ケーシングが第2の部分に接続される。ボディがコネクタをさらに有し、コネクタが、球形内部空間を埋める球形ターミナルであって、ここでは球形ターミナルと球形内部空間の壁との間に隙間を残す、球形ターミナルと、球形ターミナルを第1の部分に接続する、ポートを通過するリンクとを有する。第1の部分が手に固定され得、第2の部分が前腕に固定され得、第1又は第2の方向のいずれかにおける不随意の手の運動が内部空間内で球形ターミナルを回転させることができ、球形ターミナルと剪断増粘(剪断増大)流体との間に剪断摩擦を生じさせることができる。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、リンクが、1つのメイン・ステージと、少なくとも1つの追加のステージとを備えるテレスコープ式シリンダを有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、リンクが、シャフトと、リニア軸受とを有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、リンクがリニア玉軸受を有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、球形ターミナルと球形内部空間の壁との間の隙間が0.0746mmから1.0254mmの間の幅を有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、剪断増粘流体(shear thickening fluid)が、3ヘルツを超える不随意の手の運動に抵抗するように選択される組成を有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、剪断増粘流体が、2ヘルツを超える不随意の手の運動に抵抗するように選択される組成を有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、剪断増粘流体が、1ヘルツ未満の手の運動に抵抗しないように選択される組成を有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、剪断増粘流体が、2ヘルツ未満の手の運動に抵抗しないように選択される組成を有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、ボディが、ポートを剪断増粘流体が通過するのを妨害するための、ケーシングと球形ターミナルとの間に配置される弾性Oリングをさらに有する。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、球形ターミナルが、複数のキャビティを有する外側表面を有するように構成される。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、装置が、不随意の前腕の運動を減衰させるための同調質量ダンパをさらに有する。同調質量ダンパが第2の部分に固定可能であるハウジングを有する。ハウジングが、第2の内部壁の反対側に配置される第1の内部壁と、第4の内部壁の反対側に配置される第3の内部壁とを有する内部空間を画定する。同調質量ダンパが内部空間内に偏心質量体をさらに有する。偏心質量体が第1の内部壁と第2の内部壁との間を延在し、偏心質量体に隣接する内部空間を第1の部分及び第2の部分へと分割する。同調質量ダンパが、内部空間の残りの容積に加えられる流体をさらに有する。偏心質量体が、第1の部分と第2の部分との間を流体が流れるのを可能にするための少なくとも1つのキャナルを有する。偏心質量体が、第3の内部壁と第4の内部壁との間の線形方向における不随意の前腕の振動による位相から出て自由に動くことができる。
この第3の実施例のいくつかのバージョンでは、偏心質量体が、第3の内部壁を偏心質量体に接続する複数のばねと、第4の内部壁を偏心質量体に接続する複数のばねとにより、内部空間の中央領域において付勢され、その結果、偏心質量体が、第3の内部壁と第4の内部壁との間の線形方向において不随意の前腕の振動を伴う位相から抜けるように動く。
添付図面と併せた以下の説明から、本明細書で説明される実施例の別の態様及び利点が明らかとなろう。
説明される実施例をより良好に理解できるようにするために、及び説明される実施例が如何にして実行され得るかをより明瞭に示すために、次に、例として、添付図面を参照する。
分かり易さ及び説明の明瞭さのために、適切であるとみなされる場合、複数の図において対応する又は類似の要素又はステップを示すのに参照符号が繰り返され得る。また、本明細書で説明される例示の実施例を完全に理解するのを可能にするために、多くの具体的な細部が記載される。しかし、本明細書で説明される実施例がこれらの具体的な細部なしでも実施され得ることを当業者であれば理解するであろう。また他には、本明細書で概して説明される実施例を不明瞭にしないようにするために、よく知られている方法、手技、及び構成要素は詳細には説明されない。さらに、本記述は本明細書で説明される実施例の範囲を限定するものとしてみなされず、むしろ、説明される種々の実施例の実装形態を単に説明するものとしてみなされる。
本開示を通して、ボディは、装置の第2の部分に添着されてリンクを介して第1の部分に接続されるものとして描かれて説明される。本言及は分かり易くするためのものであり、本出願を限定するものとして理解されるべきではなく、本出願は、ボディが装置の第1の部分に添着され、リンクを介して第2の部分に接続されるような構成も企図する。
以下で、不随意の手の運動を減衰させるための装置の種々の実施例を説明する。以下で説明されるように、装置が、不随意の手の運動を減衰させるための減衰力を提供することを目的として装置の種々の特徴との組み合わせで非ニュートン性流体を使用することができ、この減衰力が、少なくとも1つの所定の減衰性能プロフィールに従って上記運動の振動数及び振幅のうちの一方の又は両方の変化に反応して変化し得る。非ニュートン性流体は、流体の特性のうちの少なくとも一部がニュートン性流体の特性とは異なっていてよい流体である。例えば、非ニュートン性流体の粘度は、非ニュートン性に加えられる荷重が変化するときに変化してよい。具体的には、非ニュートン性流体の粘度は、少なくとも、流体に加えられる荷重の振動数とともに変化してよい。非ニュートン性流体は剪断増粘流体を含んでよい。
ここで、第1の実施例の変形形態による装置を描いている図1を参照する。不随意の手の運動が少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる可能性があり、第1の方向122が第2の方向124の反対である。不随意の手の運動は他の方向130及び128においても起こる可能性がある。図1が少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる不随意の手の運動を減衰させるための装置100の実例を示しており、第1の方向122が第2の方向124の反対である。示されるように、装置100が、手114aに固定可能である第1の部分114と、前腕120aに固定可能であって第1の部分114を基準として移動可能である第2の部分120とを有することができる。装置100が、第2の部分120に固定されるボディ102をさらに有することができる。上記ボディ102が、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124のうちの一方の方向における不随意の手の運動を減衰させることができる。
いくつかの実施例では、ボディ102が第2の部分120に永久的に固定され得る。他の実施例では、ボディ102が第2の部分120に取り外し可能に固定され得る。永久的な固定は、装置100の製造及び組み立ての後で装置100の使用者によって変えられないように設計される固定であってよい。取り外し可能な固定は、第2の部分120及びボディ102の各々に少なくとも1つの対合部分を含む固定であってよい。対合部分は装置100の動作のためにボディ102を定位置で保持することができ、保守管理又は交換のために使用者又は技師がボディ102を第2の部分120から脱着するのを可能にすることができる。いくつかの実施例では、取り外し可能な固定が、第2の部分120を基準としてボディ102の位置を調整するのを可能にするように構成され得る。永久的な固定及び取り外し可能な固定のいずれか一方又は任意の組み合わせを実施するために、既知の方法及び構成要素の任意の適切な組み合わせが使用され得る。
図1がニュートラル位置で保持される手114aを示しており、また、背面側120b及び前面側120cを各々が有する手114a及び前腕120aを示している。示されるように、装置100が1つのみのボディ102を有することができる。ボディ102は、以下のような結果となるように第1の部分114及び第2の部分120を基準として配置される:手114a及び前腕120aに対して上記部分114、120がそれぞれ固定されるとき、ボディ102が手114a及び前腕120aの背面側120bの上に配置され、第1の方向122において起こり得る不随意の手の運動を減衰させることができるようになる。
同様に、図2に示されるように、ボディ102は、以下のような結果となるように第1の部分114及び第2の部分120を基準として配置され得る:手114a及び前腕120aに対して上記部分114、120がそれぞれ固定されるとき、ボディ102が手114a及び前腕120aの前面側120cの上に配置され、第2の方向124において起こり得る不随意の手の運動を減衰させることができるようになる。
次に図3から図5を参照する。ボディ102が、外部表面320と、非ニュートン性流体(図示せず)を含む内部空間316と、外部表面320から内部空間316の中まで延在するポート314とを有することができる。ボディ102が、第1の位置318aと第2の位置318bとの間で移動可能であって第1の位置318aの方に付勢される、内部空間316内にあるターミナル318をさらに有することができ、第1の位置318aが第2の位置318bと比較して第1の部分114からより離れたところに位置する。ボディ102が、ターミナル318を第1の部分114に接続する、上記ポート314を通過するリンク106をさらに有することができる。
次に図10を簡単に参照する。リンク106が、任意の適切な接続装置を介してターミナル318を第1の部分114に接続することができる。図10に示されるように、リンク106が、このリンク106に対応する、ボディ102、902から最も離れる遠位側部分1004と、この遠位側部分1004から延在するコネクタ1000とを有することができる。示されるように、コネクタ100が、取り外し可能に又は永久的に互いに係合され得る第1の対合部分1002a及び第2の対合部分1002bを有するリベット・ボタン(riveted button)であってよい。第1の対合部分1002aがリンク106の遠位側部分1004から延在してよい。第2の対合部分1002bが第1の部分114に固定され得る。図1に示されるように、他の適切な接続装置には、例えば、リンク106と第1の部分114との間の永久的な接続装置110が含まれてよい。永久的な接続装置110は任意の適切な手段によって実装され得る。例えば、リンク106を第1の部分114に縫着又はステッチングすることなどである。
図1に示されるように、第1の部分114が手114aに固定されて第2の部分120が前腕120aに固定されるとき、リンク106が張力を受ける状態となることができ、第1の方向122における不随意の手の運動がターミナル318を第1の位置318aから第2の位置318bの方へ移動させることができる。リンク106が、長手方向の張力Ftに対抗するように、及び長手方向の圧縮力Fcに実質的に対抗しないように構成され得、これらは第1の方向122及び第2の方向124においてそれぞれ起こる不随意の手の運動によりリンク106に加えられる可能性がある長手方向の張力及び圧縮力などである。リンク106がボディ102のターミナル318及び非ニュートン性流体と協働することができ、第1の方向122における不随意の手の運動を減衰させることができる。
いくつかの実施例では、リンク106がテンションオンリー・リンクであってよい。つまり、リンク106が、長手方向の張力を受けて且つ長手方向の圧縮を実質的に受けない状態で、ターミナル318と協働することができる。この機能は2つ以上の手法で達成され得る。例えば、リンク106がケーブルを有することができる。ケーブル106は、不随意の手の運動によりケーブル106に加えられる長手方向の張力に耐えるように、及び不随意の運動によりケーブル106に長手方向の圧縮力が加えられるときに湾曲してしたがってターミナル318に反力を実質的に作用させないように、選択され得る。
他の実施例では、組み合わせにより同様の張力のみの動作が得られる限りにおいて、テンションオンリー・リンク106が、可撓性の構成要素及び剛体の構成要素のうちの任意の1つ又は複数の構成要素の他の任意の適切な組み合わせを含むことができる。例えば、1つの適切な組み合わせ(図示せず)が、各々の細長い部材の長さ方向に沿って一方の部材がもう一方の部材の中で摺動可能であるような、一対の細長い部材を含むことができ、この摺動運動の範囲が細長い部材の一方又は両方の部材から延在する1つ又は複数の突出部によって制限される。
多くの材料は、所与の幾何形状において、圧縮力と比較してより大きい張力に耐えることができる。テンションオンリー・リンク106は張力・圧縮リンク(tension−and−compression link)によりも疲労破壊を受けにくいものとなることができる。したがって、テンションオンリー・リンク106は、一部の事例では、リンク106の寿命を短縮することなく、装置100内で張力・圧縮リンクを使用する場合における張力・圧縮リンクよりも薄くされ得る。リンク106が軟質プラスチックで作られるケーブルなどの可撓性リンク106であるような、装置100の実施例では(上のパラグラフで説明したような、張力のみの動作を実現する一対の剛体の摺動部材を有する例示のリンク106とは異なる)、リンク106の可撓性により、装置100のボディ102、902の構成をより単純にすることが可能となり、また装置100の着用時の手の運動の範囲を拡大してより快適なものとすることが可能となる(やはり、剛体の構成要素を有するテンションオンリー・リンクと比較して)。
リンク106が張力・圧縮リンク又はテンションオンリー・リンクのいずれであっても、リンク106は、適切な最小の荷重サイクル数における予想されるレベルの繰り返し荷重に耐えるものとされ得る。最小の荷重サイクル数は、リンク106の予め決定される設計上の寿命(design lifespan)と、その設計上の寿命中に起こると予想される荷重サイクル数とによって決定され得る。リンク106の繰り返し荷重は、不随意及び随意の手の運動の結果として、並びにポート314に入る及びポート314から出るリンク106の繰り返しの動きの結果として、生じ得る。可撓性リンク106により、装置100の種々の構成要素のうちの少なくとも一部が受ける力の数を減らすことができ、また力の大きさを低減することができる。したがって、可撓性リンク106はより長い寿命を有することができ(張力・圧縮リンクと比較して)、可撓性リンク106に接触する装置100の構成要素の寿命を延ばすことができ、装置100の動作をより静かなものにすることができる。
再び図3から図5を参照すると、ターミナル318が、適切な手段のうちの任意の1つ又は複数の手段により、第1の部分318aの方に付勢され得る。例えば、示されるように、ターミナル318が、ボディ102のクロージャ部材312とターミナル318との間で圧縮されて配置される2つのばね306を用いて付勢され得る。ばね306が、ターミナル318が第1の位置318aにあるときに、ターミナル318に第1の力を作用させることができ、ターミナル318が第2の位置318bにあるときに、ターミナル318に第2の力を作用させることができる。
示されるように、ばね306の各々がばねガイド328の上に配置され得る。ばねガイド328が、ばねガイド328を用いない場合に起こり得るばね306の座屈を防止することができるか又は最小にすることができる任意の適切な構成を有することができる。一実例では、ばねガイド328の各々が対合する一対の棒328a、328bを有することができる。ターミナル318が第2の位置318bから第1の位置318aに向かって移動するとき、上記一対の棒328a、328bが互いから分離され得、またターミナル318が第1の位置318aから第2の位置318bに向かって移動するとき、上記一対の棒328a、328bが互いに摺動接触することができる。
ボディ102のクロージャ部材312が、ポート314に入るように及びポート314から出るようにリンク106を移動させるのを可能にしながら内部空間316内で非ニュートン性流体を閉じ込めることができる。クロージャ部材312はボディ102に取り外し可能に固着されるように(図示せず)、ボディ102に永久的に固着されるように、又はボディ102と一体となるように、製造され得る。ポート314が、密閉部材314a及びポート314を通過するリンク106と摺動接触する密閉部材314aを有することができる。一実例では、密閉部材314aがポート314内に配置されるOリング314aであってよい。
ターミナル318が内部空間316を第1のセクション330及び第2のセクション332へと分割することができる。ターミナル318が第1の位置318aと第2の位置318bとの間で移動するとき、第1のセクション330及び第2のセクション332の容積が変化することができることが認識されよう。ターミナル318が、非ニュートン性流体の可逆流れのために第1のセクション330及び第2のセクション332を接続する抵抗流れ開口部302と、非ニュートン性流体の不可逆流れのために第1のセクション330及び第2のセクション332を接続する逆止弁310とを有することができる。逆止弁310が、内部空間316の第1のセクション330から第2のセクション332までの不可逆流れを誘導するように方向付けられ得る。
逆止弁310は本用途に適する任意の逆止弁であってよい。示されるように、逆止弁310が、バイパス流れ開口部310aと、第1の位置318aから第2の位置318bに向かってターミナル318が移動するときにバイパス流れ開口部310aを密閉することができるヒンジ式フラップ310bとを有することができ、それにより非ニュートン性流体を抵抗流れ開口部302を通って流れさせるようにし、それによりターミナル318のところに所望の減衰力を発生させるのを可能にする。ターミナル318が第2の位置318bから第1の位置318aに向かって移動するとき、フラップ310bがバイパス流れ開口部310aを開けることができ、それにより非ニュートン性流体の少なくとも一部をバイパス流れ開口部310aを通って流れさせるようにすることにより抵抗流れ開口部302を迂回させることが可能となり、それによりターミナル318をこの方向に移動させるのに必要となる力を低減する。
いくつかの事例では、バイパス流れ開口部310aの直径が抵抗流れ開口部302の直径より大きくてよい。所望される減衰性能、並びにボディ102の寸法及びその構成要素に応じて、バイパス流れ開口部310aの直径は可能な限り大きく作られてよく、ターミナル318の高さのみによって制限されてよい。抵抗流れ開口部302の直径は、ボディ102と共に使用される特定の非ニュートン性流体の組成に応じて選択され得る。ターミナル318の減衰性能が、少なくとも部分的に、抵抗流れ開口部302の直径によって決定され得ことを認識されたい。抵抗流れ開口部302の直径の選択はターミナル318の高さによって決定されてもよく、またターミナル318の幅によって決定されてもよい。
一般に、ボディ102の所望の減衰性能プロフィールを協働的に提供するように、開口部302及び310a、並びにボディ102の他の特徴をサイズ決定することも所望される可能性がある。また、ターミナル318をその付勢された第1の位置318aに向けて十分に迅速に移動させるのを可能にするためにバイパス流れ開口部310aを十分に大きく作ることが所望される可能性もあり、それにより、それ以外の場合においてターミナル318が第2の位置318bから第1の位置318aに向かって移動することが過度に遅い場合にリンク106内で起こる可能性がある停滞状態(slack)を低減するか又は実質的に排除する。
バイパス流れ開口部310aの直径を抵抗流れ開口部302の直径より大きく作ることにより、バイパス流れ開口部310aによって形成される追加の流れ導管を少なくとも提供することにより上記移動の速度を上げることができる。バイパス流れ開口部310aが抵抗流れ開口部302より大きいような実施例では、バイパス流れ開口部310aのより大きい直径により、非ニュートン性流体がバイパス流れ開口部310aを通って流れることを可能にすることができ、ここでは抵抗流れ開口部302を通って流れる場合よりも抵抗が小さい。第2の位置318bから第1の位置318aに向かってターミナル318が移動するときの抵抗を低減することにより、第1の位置318bから第2の位置381aに向かって移動する場合よりも迅速にこの方向においてターミナル318が移動するのを可能にすることができ、それにより、ボディ102、902が不随意の手の運動を減衰させることができる方向以外の方向において手の運動が行われるときに又はその後で、このような特徴を用いない場合に起こり得るリンク106内の停滞状態を低減するか又は実質的に排除することができる。
次に、手114aが完全な屈曲位置622aで保持されている状態及び手114aが完全な伸展位置724aで保持されている状態の2つの状態で装置100をそれぞれ示している図6、図7、図8A、及び図8Bを参照する。図8Aが図6に対応しており、装置100のボディ102を示しており、この実施例の装置100の特徴の関係をより明瞭に示すためにこの図ではシェル320が隠されている。同様に、図8Bが図7に対応しており、ボディ102を示しており、同じ理由でこの図ではシェル320が隠されている。手が完全な伸展位置724aから完全な屈曲位置622aに向かって移動するとき、手が力F1をリンク106に作用させることができる。手が完全な屈曲位置622aから完全な伸展位置724aに向かって移動するとき、リンク106が(上で説明したように)、この方向に移動中の手がリンク106と第1の部分114との間の接続装置110のところに加える可能性がある任意の力に反応するような形で反力を実質的に発生させず、したがってターミナル318に対して実質的に力を伝達しないようにすることができる。したがって、主として、ターミナル318を第1の位置318aに向かって付勢することができる手段によりターミナル318に作用される少なくとも1つの力F2の結果として、この方向において、ターミナルがその付勢位置(第1の位置318a)に向かって移動することができる。
図6から8Bに示される実例では、手114aが完全な伸展位置724aから完全な屈曲位置622aに向かって移動するとき、手114aがターミナル318を第1の位置318aから第2の位置318bに向かって移動させることができる。言い換えると、手114aによりリンク106を介してターミナル318に加えられ得る力F1の結果として、ターミナル318が第1の位置318aから第2の位置318bに向かって移動することができる。手114aが完全な屈曲位置622aから完全な伸展位置724aに向かって移動するとき、ターミナル318が第2の位置318bから第1の位置318aに向かって移動することができる。しかし、ばね306によりターミナル318に加えられる力F2の結果として、ターミナル318が第2の位置318bから第1の位置318aに向かって移動することができる。この実施例では、ターミナル318が、第1の位置318aから第2の位置318bまでの方向において移動するときに手114aから実質的に力を受けなくてよい。
ボディ102が手114a及び前腕120aの背面側120b上に配置される実施例では、手114aが完全な伸展位置724aにあるときにターミナル318が第1の位置318aにあってよく、手が完全な屈曲位置622aにあるときにターミナル318が第2の位置318bにあってよい。ボディ102が手114a及び前腕120aの前面側120c上に配置される実施例では、手114aが完全な屈曲位置622aにあるときにターミナル318が第1の位置318aにあってよく、手114aが完全な伸展位置724aにあるときにターミナル318が第2の位置318bにあってよい。後者の実施例では、完全な伸展位置724aから完全な屈曲位置622aに向かう手の運動が、ターミナル318を第2の位置318bから第1の位置318aに向かって移動させることができる。
内部空間が第1の端壁434及び第2の端壁436を有することができる。第1の位置318aを第1の端壁434から第1の距離D1だけ離れたところに位置させて第2の位置318nを第2の端壁436から第2の距離D2だけ離れたところに位置させるように、ボディ102が第2の部分120を基準として位置決めされ得、リンク106の長さが選択され得る。第1の距離D1及び第2の距離D2はいくつかの実施例では等しくてよく、他の実施例では異なっていてよい。この構成では、リンク106内に張力がなく、手114aの運動範囲に制限がない場合、ターミナル318が第1の位置318aを通過して第1の端壁434に向かって移動することができ、また第2の位置318bを通過して第2の端壁436に向かって移動することができる。この構成は、手が完全な伸展位置724a及び完全な屈曲位置622aにあるときにリンク106が張力を受けた状態でいるのを可能にすることができる。この構成は、手114a及び前腕120aの背面側120b及び前面側120cのいずれか一方又は両方に配置されるボディ102、902のために実装され得る。
次に図9を参照する。装置100、200、900が2つのボディ102、902を有することができる。ボディ102、902は、ボディ102、902の各々により第1の方向122及び第2の方向124の一方における不随意の手の運動を減衰させるのを可能にするように、第1の部分114及び第2の部分120を基準として位置決めされ得る。ボディ102は第1のボディ102と称されてよい。ボディ902は第2のボディ902と称されてよい。第1の部分114が手114aに固定されて第2の部分120が前腕120aに固定されるときに第1のボディ102を手114a及び前腕120aの背面側120b上に配置するのを可能にするように、第1のボディ102が第2の部分120を基準として位置決めされ得る。第1の部分114が手114aに固定されて第2の部分120が前腕120aに固定されるときに第2のボディ902を手114a及び前腕120aの前面側120c上に配置するのを可能にするように、第2のボディ902が第2の部分102を基準として位置決めされ得る。
第2のボディ902が第1のボディ102と同様の特徴を有することができ、同様の形で、第2の部分120に固定され得、第2のボディ902のリンク906を介して第1の部分114に接続され得る。第1の部分114が手114aに固定されて第2の部分120が前腕120aに固定されるとき、第2のボディ902のリンク906が張力を受けた状態となることができる。この実例では、第2の方向124における不随意の手の運動が、第2のボディ902のターミナル318を、図9において矢印902aによって示される方向において、そのターミナル318の第1の位置318aからそのターミナル318の第2の位置318bに向かうように移動させることができる。
次のパラグラフは、考えられる性能プロフィール、及び装置100、200、900の1つ又は複数のボディ102、902のための非ニュートン性流体を選択する方法を説明する。
各々のボディ102、902の中の非ニュートン性流体が、2ヘルツから12ヘルツの振動数の範囲の不随意の手の運動を減衰させるように最適化されるボディ102、902の減衰性能プロフィールを達成するように選択される組成を有することができる。言い換えると、不随意の手の運動により各ボディ102、902のリンク106に加えられる変化する荷重により、そのボディ102、902のターミナル318が、変化する荷重に反応してそれに比例するように最適化される形で、変化する減衰力を発生させることができるようになる。
好適な実施例では、各ボディ102、902の特徴、及びそのボディの非ニュートン性流体の組成が、図11に示されるような、減衰性能プロフィール1100に従って減衰力を発生させるボディ102、902のターミナル318を得るように、選択され得る。この減衰性能プロフィール1100は、ターミナル318の動きの振動数(駆動振動数)の関数としてのターミナル318の減衰係数として示される。一実例では、この減衰性能プロフィール1100が、図12に示される粘度性能プロフィールに従う粘度変化を呈するように選択される非ニュートン性流体を使用することによって達成され得、この粘度変化は、ターミナル318から流体によって受けられる駆動振動数に反応して生じ得る。
一般に、装置100、200、900の各ボディ102、902の減衰性能プロフィール1100は、特定の使用者の不随意の手の運動ために、又は異なる使用者の経験し得る一定の範囲の多様な種類の不随意の手の運動のために、最適化され得る。
非ニュートン性流体の粘度及び他の特性は、その非ニュートン性流体の、及びその非ニュートン性流体のキャリア流体の、粒子のサイズ、形状、濃度の組み合わせの関数であってよい。非ニュートン性流体は、既知の選択・試験方法の任意の適切な組み合わせを利用して所与のボディ102、902に対して選択され得る。具体的には、非ニュートン性流体は、所与のボディ102、902の所望の減衰性能曲線が得られるまで、非ニュートン性流体の特定の組成との組み合わせで、所与のボディ102、902の特徴の特定の組み合わせを繰り返し選択及び試験することにより、選択され得る。流体及びその種々の組成の適切な種類は、所与のボディ102、902のために選択された特徴及び材料によって決定され得、必要以上の実験なしで当業者により確認可能となる。
所与のボディ102、902のための適切な試験方法にはダンパ試験装置を使用することが含まれてよく、このダンパ試験装置が:変化する不随意の手の運動をシミュレートしてその変化する不随意の手の運動をボディ102、902のリンク106に適用するための電磁振動機と、そのボディ102、902によって発生する反力を測定するためのロードセルと、そのボディ102、902のターミナル318の得られた運動の振動数及び振幅を測定するための加速度計と、すべての得られた情報を収集するためのデータ収集コンピュータとを装備する。別の適切な試験方法には、荷重の多様な振動数及び振幅において、また多様な温度において、流体の性能を試験するためのレオロジーで使用されるものなどの適切な粘度計(Viscometer machine)を使用することが含まれてよい。
装置100、200、900が2つのボディ102、902を有する実施例では、各ボディ102、902及びそのそれぞれの非ニュートン性流体が、各ボディ102、902に固有の減衰性能プロフィールを得るために、少なくとも上述のように選択され得る。いくつかの実施例では、減衰性能プロフィールが、減衰させるために各ボディ102、902が最適化される対象である不随意の手の運動の動力学に応じて、異なっていてよい。他の実施例では、減衰性能プロフィールが等しくてもよい。
減衰性能プロフィールは、特定の使用者の経験する特定の不随意の手の運動のために最適化され得る。また、減衰性能プロフィールは、所与の範囲の振動数で起こる不随意の手の運動を減衰させるように最適化され得る。特定の実例では、減衰性能プロフィールが、2hzから12hzの範囲内にある振動数で起こる不随意の手の運動のために最適化され得る。最も一般的な種類の不随意の手の運動の大部分は2hzから12hzの範囲内で起こり得る。
次のパラグラフは、装置100の、適切な材料、製造方法、及び好適な実施例を説明する。
いくつかの実施例では、第1の部分114及び第2の部分120が手袋116の一部分であってよい。これらの実施例では、第1の部分114及び第2の部分120が手袋116に取り外し可能に又は永久的に固定されるように製造され得る。取り外し可能に又は永久的にという表現は、ボディ102に関連する同様の表現のところで上述した意味と同様の意味を有するものとして解釈されてよい。第1の部分114及び第2の部分120が手袋116の一部分である実施例を含めた、いくつかの実施例では、第1の部分114及び第2の部分120が互いに一体に又は互いに別個に製造され得る。
装置100、200、900は、装置100、200、900の少なくとも一部分を、装置100、200、900の使用者の着用する衣服の下に隠すのを可能にするために、手114a及び前腕120aを基準として十分に小さい幾何形状を有するように製造され得る。いくつかの事例では、装置100、200、900のボディ102、902が、第1の部分114及び第2の部分120の中に永久的に又は選択的に隠されるように製造され得る。装置100、200、900が手袋116を有する実施例では、ボディ102、902が手袋116の中に永久的に又は選択的に隠されるように製造され得る。他の実施例では、独立型の手袋(図示せず)が第1の部分114及び第2の部分120とは別個に提供されてもよく、これは第1の部分114及び第2の部分120に固定されることを意図されないものであってよい。独立型の手袋は、第1の部分114及び第2の部分120並びにボディ102、902の、各々の、少なくとも一部分を隠すように構成され得る。
いくつかの実施例では、第1の部分114及び第2の部分120が、カラー(図示せず)又はベルトタイプの固定部分(図示せず)を有することができる。他の実施例では、第1の部分114及び第2の部分120が、部分114、120を手114a及び前腕120aのそれぞれに固定するために上記部分114、120の少なくとも一方側に接着層(図示せず)を有する独立する部分として製造され得る。
装置100、200、900が、装置100、200、900の各々の特定の実施例に適する、既知の材料及び製造・組み立て方法の任意の組み合わせを利用して、製造され得る。例えば、手袋116が、快適な手の運動を可能にするために手袋116に十分な弾性をもたせるようにしまた同時に停滞状態を及び装置100、200、900の構成要素の動きを許容可能なレベルにするのに十分な量で手114a及び前腕120aを圧縮する、任意の材料から作られ得る。例えば、不随意の手の運動から生じる力がボディ102、902のターミナル318を移動させるのではなく手袋116を変形させることになるように手袋116の材料が選択されるような場合、停滞状態のレベル及び構成要素の動きのレベルが許容不可となる可能性がある。停滞状態及び構成要素の動きの所望のレベルは、装置100、200、900の特定の使用者の快適さに対しての個別の要求によって決定され得る。
手袋116の材料は、例えば、以下の群:スパンデックス、コットン、クールマックス、熱可塑性プラスチック、ポリスパンデックス、ナイロン、バンブー、ネオプレン、ビニル、テリー・フォーム、及びコンター・フォーム、から選択される材料のうちの任意の1つ又は組み合わせを含むように選択され得る。
組み合わせの材料が本文献で説明される機能を実現する限りにおいて、ボディ102、902の、シェル320、クロージャ部材312、ターミナル318、逆止弁310、密閉部材314a、及びばね306が、各々、金属、ゴム、プラスチック、又は他の材料などの、任意の適切な既知の材料から作られ得る。いくつかの事例では、ボディ102、902の構成要素が、個別に又は一体に、3Dプリント、鋳造、又は射出成形され得る。ばね306が3Dプリントされ得るかどうかは3Dプリントのテクノロジの進歩によって変わる可能性がある。
ボディ102、902が、任意の適切な固定を利用して、取り外し可能に又は永久的に第2の部分120に固定され得る。適切な固定の例には、縫着、接着、一対の対合する固定部材(図示せず)などの取り外し可能な固定のための機械的機構、のうちの任意の1つ又は組み合わせが含まれてよい。いくつかの実施例では、絶縁体(図示せず)がボディ102、902の周りに取り付けられ得る。装置100、200、900が手袋116を有する実施例では、絶縁体が手袋116の一部分であってよい。絶縁体が、装置100、200、900の種々の構成要素が周囲温度条件の変化に反応して温度変化を受ける可能性があるときの速度を下げることができる。温度変化の速度が低下すると、装置の動作をより安定させることができる。
リンク106、906は、ケーブル、ストリング、及び軟質プラスチックのうちの任意の1つ又は組み合わせを含むことができる任意の適切な材料を使用して作られ得る。同様に、リンク106、906に対応するコネクタ1000(存在する場合)が任意の適切な材料から作られ得、リベット・ボタン1002などの適切な既製のアイテムから選択され得る。
第2の実施例の変形形態によると、装置が、図9に示されるように、及び上述したように、2つのボディ102、902を有することができる。2つのボディ102、902が、リンク106を除いて、適切なプラスチックを使用して3Dプリントされ得る。逆止弁310がそれらのそれぞれのターミナル318と一体に3Dプリントされ得る。各ターミナル318が、0.1N/mmから0.5N/mmの範囲のばね定数を各々が有する螺旋形の金属圧縮ばねであってよい2つのばね306を使用して付勢され得る。2つのリンク106の各々が、滑らかな外側表面を有する軟質プラスチック・シースを備える金属ウィーブ・ケーブルであってよい。ゴムのシースが0.254cm(1/10インチ)の外径を有することができる。2つの密閉部材314aの各々が、ポート314内で摩擦により固定されるゴムのOリング314aであってよく、Oリング314aの内側円周のところでリンク106の軟質プラスチック・シースの円周に接触していてよく、それにより、2つの内部空間316の各々の中に非ニュートン性流体を閉じ込めた状態で維持しながらOリング314aを基準として最小摩擦でシース(及びリンク106)を移動させるのを可能にする。
2つのボディ102、902の内部空間316及びターミナル318が長方形であってよく、協働的に適合する寸法を有することができる。2つのボディ102、902の各々が、3.81cm(1.5インチ)の高さ326a、並びに5.08cm(2インチ)の幅326b及び長さ326cを有することができる。ターミナル318の各端部がそのそれぞれの内部空間316の中に摺動可能に嵌め込まれ得る。抵抗流れ開口部302の直径が0.254cm(1/10インチ)であってよく、バイパス流れ開口部310aの直径が0.508cm(2/10インチ)であってよい。
次に、図13、及び第3の実施例の変形形態を参照する。不随意の手の運動が少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる可能性があり、第1の方向122が第2の方向124の反対である。図13が、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる不随意の手の運動を減衰させるための装置1300の実例を示しており、ここでは第1の方向122が第2の方向124の反対である。示されるように、装置1300が、手1311に固定可能である第1の部分1310と、前腕1321に固定可能であって第1の部分1310を基準として移動可能である第2の部分1320とを有することができる。装置1300が、第2の部分1320に固定されるボディ1330をさらに有することができる。ボディ1300が、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124の一方における不随意の手の運動を減衰させることができる。装置1300が、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる不随意の手の運動を減衰させるように設計され、ここでは好適にはいかなる方向における随意の手の運動も制限しない。
いくつかの実施例では、ボディ1330が第2の部分1320に永久的に固定され得る。他の実施例では、ボディ1330が第2の部分1320に取り外し可能に固定され得る。永久的な固定は、装置1300の製造及び組み立ての後で装置1300の使用者によって変えられないように設計される固定であってよい。取り外し可能な固定は、第2の部分1320及びボディ1300の各々に少なくとも1つの対合部分を含む固定であってよい。対合部分は装置1300の動作のためにボディ1330を定位置で保持することができ、保守管理又は交換のためにボディ1330を使用者又は技師が第2の部分1320から脱着するのを可能にすることができる。いくつかの実施例では、取り外し可能な固定が、第2の部分1320を基準としてボディ1330の位置を調整するのを可能にするように構成され得る。永久的な固定及び取り外し可能な固定のいずれか一方又は任意の組み合わせを実施するために、既知の方法及び構成要素の任意の適切な組み合わせが使用され得る。
次に図14及び図15を参照する。ボディ1330が外部表面1340を有することができるケーシング1350を有することができ、ケーシング1350が、球形内部空間を画定し、球形内部空間から外部表面1340まで延在するポート1370を有する、2つの半体1351及び1352で作られ得る。2つの半体1351及び1352が、予め形成されるねじ切りされた開口部1354の中に挿入されるねじ式インサート1353によって取り付けられ得る。ボディ1330が、ケーシング1350の内部にあってケーシングを埋める球形ターミナル1380を有するコネクタをさらに有し、ここでは剪断増粘流体(図示せず)で充填される隙間を残す。コネクタが、球形ターミナル1380を第1の部分1310に接続する、ポート1370を通過するリンク1390をさらに有することができる。ボディをダメージ及び不正改造から保護するために、保護ハウジング1355がボディ1330の少なくとも一部分の上に設けられ得る。
図14及び図15に示されるように、第1の変形形態では、リンク1390が、1つのメイン・ステージ1391と、少なくとも1つの追加のステージ1392とからなっていてよく、第1の端部1393及び第2の端部1394を有するテレスコープ式シリンダを形成する。このテレスコープ式シリンダが、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる不随意の手の運動を、リンク1390からの干渉なしで起こるようにして球形ターミナル1380まで伝えるのを可能にすることになる。リンクが第1の端部1393に取り付けられるコネクタ・アタッチメント1395をさらに有することができる。このコネクタ・アタッチメント1395がアパーチャ1396を有することができ、アパーチャ1396から最も離れたアタッチメント1395の端部上の第1のねじ部1397によりテレスコープ式シリンダに取り付けられ得る。この第1のねじ部はテレスコープ式シリンダ内のねじ穴1398に対応していてよい。
図14及び図15に示されるように、リンク1390が球形ターミナル1380に堅固に固着され得る。この固着を実施するのに、既知の方法及び構成要素の任意の適切な組み合わせが使用され得る。一変形形態では、リンク1390が、テレスコープ式シリンダの第2の端部1394上に第2のねじ部(図示せず)を有することができる。この第2のねじ部は球形ターミナル1380内のねじ穴(図示せず)に対応していてよく、それによりリンク1390を球形ターミナル1380に堅固に取り付けるのを可能にする。
継続して図14及び図15を参照すると、リンク1390が任適の適切な接続装置を介して球形ターミナル1380を第1の部分1310に接続することができる。リンク1390が、球形ターミナル1380の反対側の端部のところにアパーチャ1396を有することができ、棒1400がこのアパーチャ1396を通過することができ、その結果、リンク1390が棒1400を中心として自由に枢動することができる。棒1400が第1の部分1310に取り付けられる隆起基部1410の一部分を形成することができる。リンク1390と第1の部分1310との間の接続装置が他の任意の適切な手段によって作られてもよい。例えば、リンク1390を第1の部分1310に結合するか又は永久的に取り付けることができる。
図14及び図18に示されるように、ボディ1330が弾性Oリング1331及び不完全なOリング(partial o−ring)1332をさらに有することができる。このOリング1331及び不完全なOリング1332はそれぞれトラフ1333及び1334内に配置されることになり、摩擦により定位置で保持される。不完全なOリング1332がケーシング1350の両方の半体に接触することになり、Oリング1331が球形ターミナル1380及びケーシング1350の両方の半体に接触することになる。このOリング1331及び不完全なOリング1332が、球形ターミナル1380とケーシング1350との間の隙間の中に配置される剪断増粘流体(図示せず)がその隙間から又は2つの半体1351及び1352の間から漏出するのを阻止するのを補助することになる。
次に、手1311が完全な屈曲位置1600で保持されている状態及び手1311が完全な伸展位置1700で保持されている状態の2つの状態で装置1300をそれぞれ示している図16及び図17を参照する。手が完全な伸展位置1700から完全な屈曲位置1600に向かって動くとき、手がケーシング1350内で球形ターミナル1380を回転させることができる。手が完全な屈曲位置1600から完全な伸展位置1700に向かって動くとき、手がケーシング1350内での球形ターミナル1380の回転も引き起こすことができる。この回転が球形ターミナル1380と剪断増粘流体(図示せず)との間に剪断摩擦を生じさせることができる。
次のパラグラフは、考えられる性能プロフィール、及び装置1300のボディ1330のための剪断増粘流体を選択する方法を説明する。
ボディ1330の中の剪断増粘流体が、2ヘルツから12ヘルツの振動数の範囲の不随意の手の運動を減衰させるように最適化されるボディ1330の減衰性能プロフィールを達成するように選択される組成を有することができる。言い換えると、不随意の手の運動によりボディ1330のリンク1390に加えられる変化する荷重により、ボディ1330の球形ターミナル1380が、変化する荷重に反応してそれに比例するように最適化される形で、変化する減衰力を発生させることができるようになる。
適切な剪断増粘流体の非限定の例として、以下の4つの流体混合物が挙げられる。これらの混合物は、多様な比率の、Cabot Corporationから入手され得るヒュームド・ナノシリカと、Sigma Aldrichから入手され得る115cStの粘度を有するポリプロピレン・グリコールと、Clearco Productsから入手され得る2500Pa‐sの粘度を有する高粘度シリコーン・オイルとから構成される。第1の例示の混合物が、28重量%のヒュームド・ナノシリカと、41重量%のポリプロピレン・グリコールと、31重量%の高粘度シリコーン・オイルとから構成される。第2の例示の混合物が、蓄積により同重量の高粘度シリコーン・オイルと混合する、30重量%のヒュームド・ナノシリカを含有するポリプロピレン・グリコールから構成される。第3の例示の混合物が、流体の全重量の25%を占めるヒュームド・ナノシリカ粒子と混合する、等しい重量比のポリプロピレン・グリコール及び高粘度シリコーン・オイルから構成される。第4の例示の混合物が、低粘度の水酸基末端シリコーン・オイル中にあるヒュームド・ナノシリカ粒子の混合物から構成され、ここでは混合物が30pphを超えるナノシリカを含有する。
好適な実施例では、ボディ1330の特徴、及びそのボディの剪断増粘流体の組成が、図19に示されるような、減衰性能プロフィール1900に従って減衰力を発生させるそのボディ1330の球形ターミナル1380を得るように、選択され得る。この減衰性能プロフィール1900は、球形ターミナル1380の動きの振動数(駆動振動数)の関数としてのターミナル1380の減衰係数として示される。一実例では、この減衰性能プロフィール1900が、球形ターミナル1380の剪断速度(shear rate)の増大に反応して粘度(粘性)を増大させるように選択される剪断増粘流体を使用することによって達成され得る。
一般に、装置1300のボディ1330の減衰性能プロフィール1900は、特定の使用者の不随意の手の運動のために、又は異なる使用者の経験し得る一定の範囲の多様な種類の不随意の手の運動のために、最適化され得る。
剪断増粘流体の粘度及び他の特性は、その剪断増粘流体の、及びその剪断増粘流体のキャリア流体の、粒子のサイズ、形状、濃度の組み合わせの関数であってよい。剪断増粘流体は、既知の選択・試験方法の任意の適切な組み合わせを利用して所与のボディ1330に対して選択され得る。具体的には、剪断増粘流体は、所与のボディ1330の所望の減衰性能曲線が得られるまで、剪断増粘流体の特定の組成との組み合わせで、所与のボディ1330の特徴の特定の組み合わせを繰り返し選択及び試験することにより、選択され得る。流体及びその種々の構成要素の適切な種類は、所与のボディ1330のために選択された特徴及び材料によって決定され得、必要以上の実験なしで当業者により確認可能となる。
所与のボディ1330のための適切な試験方法にはダンパ試験装置を使用することが含まれてよく、このダンパ試験装置が:変化する不随意の手の運動をシミュレートしてその変化する不随意の手の運動をそのボディ1330のリンク1390に適用するための電磁振動機と、そのボディ1300によって発生させられた反力を測定するためのロードセルと、そのボディ1330の球形ターミナル1380の得られた運動の振動数及び振幅を測定するための加速度計と、すべての得られた情報を収集するためのデータ収集コンピュータとを装備する。別の適切な試験方法には、荷重の多様な振動数及び振幅において、また多様な温度において、流体の性能を試験するためのレオロジーで使用されるものなどの適切な粘度計を使用することが含まれてよい。
減衰性能プロフィールは、特定の使用者の経験する特定の不随意の手の運動のために最適化され得る。また、減衰性能プロフィールは、所与の範囲の振動数で起こる不随意の手の運動を減衰させるように最適化され得る。特定の実例では、減衰性能プロフィールが、2hzから12hzの範囲内にある振動数で起こる不随意の手の運動のために最適化され得る。最も一般的な種類の不随意の手の運動の大部分は2hzから12hzの範囲内で起こり得る。
図20から図25に示されるように、第3の実施例の第2の変形形態では、リンク2090が、シャフト2091と、リニア玉軸受2092とからなってよく、テレスコープ式シリンダではない。
次に図20を参照する。不随意の手の運動が少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こり得、第1の方向122が第2の方向124の反対である。図20が、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる不随意の手の運動を減衰させるための装置2000の実例を示しており、ここでは第1の方向122が第2の方向124の反対である。示されるように、装置2000が、手2011に固定可能である第1の部分2010と、前腕2021に固定可能であって第1の部分2010を基準として移動可能である第2の部分2020とを有することができる。装置2000が、第2の部分2020に固定されるボディ2030をさらに有することができる。ボディ2030が、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124の一方における不随意の手の運動を減衰させることができる。装置2000が、第1の方向122及び第2の方向124において起こる不随意の手の運動を減衰させるように設計され、ここでは好適にはいかなる方向における随意の手の運動も制限しない。
いくつかの実施例では、ボディ2030が第2の部分2020に永久的に固定され得る。他の実施例では、ボディ2030が第2の部分2020に取り外し可能に固定され得る。永久的な固定は、装置2000の製造及び組み立ての後で装置2000の使用者によって変えられないように設計される固定であってよい。取り外し可能な固定は、第2の部分2020及びボディ2030の各々に少なくとも1つの対合部分を含む固定であってよい。対合部分は装置2000の動作のためにボディ2030を定位置で保持することができ、保守管理又は交換のためにボディ2030を使用者又は技師が第2の部分2020から脱着するのを可能にすることができる。いくつかの実施例では、取り外し可能な固定が、第2の部分2020を基準としてボディ2030の位置を調整するのを可能にするように構成され得る。永久的な固定及び取り外し可能な固定のいずれか一方又は任意の組み合わせを実施するために、既知の方法及び構成要素の任意の適切な組み合わせが使用され得る。
次に図21及び図22を参照する。ボディ2030が外部表面2040を有することができるケーシング2050を有することができ、ケーシング2050が、球形内部空間を画定し、球形内部空間から外部表面2040まで延在するポート2070を有する、2つの部分2051及び2052で作られ得る。2つの部分2051及び2052が、予め形成されるねじ切りされた開口部2054の中に挿入されるねじ式インサート2053によって互いに取り付けられ得る。ボディ2030が、ケーシング2050の内部にあってケーシングを埋める球形ターミナル2080を有するコネクタ2100をさらに有し、ここでは剪断増粘流体(図示せず)で充填される隙間を残す。コネクタ2100が、球形ターミナル2080を第1の部分2010に接続する、ポート2070を通過するリンク2090をさらに有することができる。ボディをダメージ及び不正改造から保護するために、保護ハウジング(図示せず)がボディ2030の少なくとも一部分の上に設けられ得る。
図21及び図22に示されるように、第2の変形形態では、リンク2090が、シャフト2091と、リニア玉軸受であってよいリニア軸受2092とからなっていてよく、第1の端部2093及び第2の端部2094を有するリニア軸受リンクを形成する。このリンクが、少なくとも第1の方向122及び第2の方向124において起こる不随意の手の運動を、リンク2090からの干渉なして起こるようにして球形ターミナル2080まで伝えるのを可能にすることになる。リニア軸受及びリニア玉軸受は市販のものであり、セラミック又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE:polytetrafluoroethylene)などの、多様な材料で作られてよい。リニア軸受及びリニア玉軸受は運動を非常に低摩擦にするという利点を提供することができ、リンクの構成要素の動かなくなる可能性を低減することができる。使用者の手が動くとき、シャフト2091がリニア軸受2092内で動き、球形ターミナル2080とリニア軸受2092との間の距離のいかなる変化も相殺する。リニア軸受を有するリンクはまた、手までの力の伝達を円滑化することができる。リニア軸受を有するリンクは、手の運動の橈側/尺側の偏位を可能にすることができる。その理由は、シャフト2091が、リニア軸受2092内で自由に回転することができるために、リニア軸受2092を基準として強制的に動くようにされ得ないからである。
図21及び図22に示されるように、リンク2090が球形ターミナルに堅固に固着され得る。この固着を実施するのに、既知の方法及び構成要素の任意の適切な組み合わせが使用され得る。一変形形態では、リンク2090が、シャフト2091の第2の端部2094上にねじ部(図示せず)を有することができる。この第2のねじ部は球形ターミナル2080内のねじ穴(図示せず)に対応していてよく、それによりリンク2090をターミナル2080に堅固に取り付けるのを可能にする。
継続して図21及び図22を参照すると、リンク2090が球形ターミナル2080を第1の部分2010に接続することができ、リンクが任意の適切な接続装置を介して第1の部分2010に結び付けられ得、任意の適切な接続装置には、第1の部分2010を基準としてリンク2090が動くのを可能にする堅固な接続装置又は枢動可能な接続装置が含まれる。
図21に示されるように、ボディ2030が弾性Oリング2031及び2032をさらに有することができる。これらのOリング2031及び2032はそれぞれトラフ2033及び2034内に配置されることになり、摩擦により定位置で保持される。Oリング2032がケーシング2050の両方の部分に接触することになり、Oリング2031が球形ターミナル2080及びケーシング2050の両方の部分に接触することになる。これらのOリング2031及び2032が、球形ターミナル2080とケーシング2050との間の隙間の中に配置される剪断増粘流体(図示せず)がその隙間から漏出するのを阻止することになる。
次に、手2011が完全な屈曲位置2300で保持されている状態及び手2011が完全な伸展位置2400で保持されている状態の2つの状態で装置2000をそれぞれ示している図23及び図24を参照する。手が完全な伸展位置2400から完全な屈曲位置2300に向かって動くとき、手がケーシング2050内で球形ターミナル2080を回転させることができる。手が完全な屈曲位置2300から完全な伸展位置2400に向かって動くとき、手がケーシング2050内での球形ターミナル2080の回転を引き起こすことができる。この回転が球形ターミナル2080と剪断増粘流体(図示せず)との間に剪断摩擦を生じさせることができる。
次のパラグラフは、考えられる性能プロフィール、及び装置2000のボディ2030のための剪断増粘流体を選択する方法を説明する。
ボディ2030の中の剪断増粘流体が、2ヘルツから12ヘルツの振動数の範囲の不随意の手の運動を減衰させるように最適化されるそのボディ2030の減衰性能プロフィールを達成するように選択される組成を有することができる。言い換えると、不随意の手の運動によりボディ2030の2090に加えられる変化する荷重により、ボディ2030の球形ターミナル2080が、変化する荷重に反応してそれに比例するように最適化される形で、変化する減衰力を発生させることができるようになる。
上述したように、適切な剪断増粘流体の非限定の例として、以下の4つの流体混合物が挙げられる。これらの混合物は、多様な比率の、Cabot Corporationから入手され得るヒュームド・ナノシリカと、Sigma Aldrichから入手され得る115cStの粘度を有するポリプロピレン・グリコールと、Clearco Productsから入手され得る2500Pa‐sの粘度を有する高粘度シリコーン・オイルとから構成される。第1の例示の混合物が、28重量%のヒュームド・ナノシリカと、41重量%のポリプロピレン・グリコールと、31重量%の高粘度シリコーン・オイルとから構成される。第2の例示の混合物が、蓄積により同重量の高粘度シリコーン・オイルと混合する、30重量%のヒュームド・ナノシリカを含有するポリプロピレン・グリコールから構成される。第3の例示の混合物が、流体の全重量の25%を占めるヒュームド・ナノシリカ粒子と混合する、等しい重量比のポリプロピレン・グリコール及び高粘度シリコーン・オイルから構成される。第4の例示の混合物が、低粘度の水酸基末端シリコーン・オイル中にあるヒュームド・ナノシリカ粒子の混合物から構成され、ここでは混合物が30pphを超えるナノシリカを含有する。
好適な実施例では、ボディ2030の特徴、及びそのボディの剪断増粘流体の組成が、図25に示されるような、減衰性能プロフィール2500に従って減衰力を発生させるそのボディ2030の球形ターミナル2080を得るように、選択され得る。この減衰性能プロフィール2500は、球形ターミナル2080の動きの振動数(駆動振動数)の関数としての球形ターミナル2080の減衰係数として示される。一実例では、この減衰性能プロフィール2500が、球形ターミナル2080の剪断速度の増大に反応して粘度を増大させるように選択される剪断増粘流体を使用することによって達成され得る。
一般に、装置2000のボディ2030の減衰性能プロフィール2500は、特定の使用者の不随意の手の運動のために、又は異なる使用者の経験し得る一定の範囲の多様な種類の不随意の手の運動のために、最適化され得る。
剪断増粘流体の粘度及び他の特性は、その剪断増粘流体の、及びその剪断増粘流体のキャリア流体の、粒子のサイズ、形状、濃度の組み合わせの関数であってよい。剪断増粘流体は、既知の選択・試験方法の任意の適切な組み合わせを利用して所与のボディ2030に対して選択され得る。具体的には、剪断増粘流体は、所与のボディ2030の所望の減衰性能曲線が得られるまで、剪断増粘流体の特定の組成との組み合わせで、所与のボディ2030の特徴の特定の組み合わせを繰り返し選択及び試験することにより、選択され得る。流体及びその種々の組成の適切な種類は、所与のボディ2030のために選択された特徴及び材料によって決定され得、必要以上の実験なしで当業者により確認可能となる。
所与のボディ2030のための適切な試験方法にはダンパ試験装置を使用することが含まれてよく、このダンパ試験装置が、変化する不随意の手の運動をシミュレートしてその変化する不随意の手の運動をそのボディ2030のリンク2090に適用するための電磁振動機と、その装置2000によって発生させられた反力を測定するためのロードセルと、そのボディ2030の球形ターミナル2080の得られた運動の振動数及び振幅を測定するための加速度計と、すべての得られた情報を収集するためのデータ収集コンピュータとを装備する。別の適切な試験方法には、荷重の多様な振動数及び振幅において、また多様な温度において、流体の性能を試験するためのレオロジーで使用されるものなどの適切な粘度計を使用することが含まれてよい。
減衰性能プロフィールは、特定の使用者の経験する特定の不随意の手の運動のために最適化され得る。また、減衰性能プロフィールは、所与の範囲の振動数で起こる不随意の手の運動を減衰させるように最適化され得る。特定の実例では、減衰性能プロフィールが、2hzから12hzの範囲内にある振動数で起こる不随意の手の運動のために最適化され得る。最も一般的な種類の不随意の手の運動の大部分は2hzから12hzの範囲内で起こり得る。
次に、複数のキャビティ2658を有する外側表面2656を備える球形ターミナル2680の実例を示す図26Aから図27Bを参照する。球形ターミナル2680が、上述のいかなる要素も修正することなく、第3の実施例の第1のバージョン又は第3の実施例の第2のバージョンの装置と共に使用され得る。
球形ターミナル1380(図13に示される)及び球形ターミナル2080(図20に示される)が完全な球形のボールとして構成される。球形ターミナル1380が、例えば、完全な形状の球形ボールである場合、球形ターミナル1380と剪断増粘流体(図示せず)との間の硬化反応は小さい振動振幅のみで起こり得る。震えが大きい振動振幅で起こる場合、剪断増粘流体が分離し始めることができる。その理由は、球形ターミナル1380を囲む剪断増粘流体が非常に薄い層(図示せず)になることができるからである。その結果、球形ターミナル1380が剪断増粘流体を捕らえることができないようにすることができる。外側表面2656に複数のキャビティ2658を追加することにより、球形ターミナル2680と剪断増粘流体との間の剪断摩擦を増大させる捕捉ポイントを提供することができる。このようにして、球形ターミナル2680が、一定範囲の振幅を超えると、2hzから12Hzの範囲内の振動の振動数のために最適化される剪断摩擦を実現するように構成され得る。
次に図26A及び図26Bを参照すると、球形ターミナル2680が前方端部2660のところでリンク2690に堅固に固着され得る。この固着を実施するのに、既知の方法及び構成要素の任意の適切な組み合わせが使用され得る。外側表面2656が、ターミナル2680と剪断増粘流体との間の剪断摩擦を増大させるのに適する任意の数のキャビティ2658を有することができる。例えば、外側表面2656が、球形ターミナル2680と剪断増粘流体との間の剪断摩擦を増大させるために1個から50個の間のキャビティ2658を有することができる。
次に図27A及び図27Bを参照して、外側表面2856が5つのキャビティ2658a及び1つのキャビティ2658bを有するような、球形ターミナル2680の好適な実施例を示す。5つのキャビティ2658aが球形ターミナル2680の外側表面2656の周りに等間隔に離間される。キャビティ2658bが球形ターミナル2680の後方端部2662のところに配置される。代替的実施例(図示せず)では、外側表面2656が球形ターミナル2680の外側表面2656の周りに9つのキャビティ2658aを有することができる。別の実施例(図示せず)では、各キャビティ2658のサイズ及び間隔が変わってよく、キャビティ2658の数も変わってよい。
次に、不随意の手の運動を減衰させるための装置2800に取り付けられた、不随意の前腕の運動を減衰させるための同調質量ダンパ2802を示す図28から図31を参照する。
図28に示されるように、装置2800が、手2811に固定可能である第1の部分2810と、前腕2821に固定可能であって第1の部分2810を基準として移動可能である第2の部分2820とを有することができる。装置2800が、第2の部分2820に固定されるボディ2850を有することができる。ボディ2850が、少なくとも第1の方向2822及び第2の方向2824の一方の方向における不随意の手の運動を減衰させることができる。
装置が第2の部分2820に固定される同調質量ダンパ2802をさらに有することができる。同調質量ダンパ2802が、少なくとも第3の方向2826及び第4の方向2828の一方の方向における不随意の手の運動を減衰させることができる。このようにして、装置2800が、ここでは、好適にはいかなる方向における随意の手又は前腕の運動も制限することなく、少なくとも第1の方向2822及び第2の方向2824における不随意の手の運動と、少なくとも第3の方向2826及び第4の方向2828における不随意の手の運動とを減衰させるように設計される。第3の方向2826及び第4の方向2828は、それぞれ、肘の回外及び肘の回内に対応していてよい。
再び図28を参照すると、少なくとも第3の方向2826及び第4の方向2828における不随意の前腕の動きを減衰させるための例示の同調質量ダンパ2802が示されており、ここでは第3の方向2826が第4の方向2828の反対である。示される例示の同調質量ダンパ2802が不随意の手の運動を減衰させるための装置2800に取り付けられる。同調質量ダンパ2802が本明細書で説明される不随意の手の運動を減衰させるための装置のうちの任意の1つの装置に取り付けられ得ることが当業者には明らかであろう。
次に図29を参照すると、同調質量ダンパ2802が、装置2800の第2の部分2020に固定可能であるハウジング2804を有する(図28に示される)。ハウジング2804が、任意の適切な固定を利用して、取り外し可能に又は永久的に第2の部分2020に固定され得る。適切な固定の例には、縫着、接着、及び一対の対合する固定部材などの取り外し可能な固定のための機械的機構、のうちの任意の1つ又は組み合わせが含まれてよい。図28に示されるように、例示の同調質量ダンパ2802が、予め形成されるねじ切りされた開口部2807の中にあるねじ式インサート2806により第2の部分2020に取り付けられ得る。
再び図29を参照すると、ハウジング2804が内部空間2838を画定することができる。内部空間2838が、第2の内部壁2832の反対側に配置される第1の内部壁2830、及び第4の内部壁2838の反対側に配置される第3の内部壁2834を有することができる。同調質量ダンパ2802が内部空間2838内に偏心質量体2840をさらに有することができる。偏心質量体2840が第1の内部壁2830と第2の内部壁2832との間を延在することができ、偏心質量体2840に隣接する側で内部空間2838を第1の部分2839(図30に示される)及び第2の部分2841(図30に示される)へと分割する。
再び図29を参照すると、同調質量ダンパ2802が、内部空間2838の残りの容積(図示せず)に加えられ得る流体(図示せず)をさらに有することができる。流体は、内部空間2838内での偏心質量体2840の運動を可能にすることができる粘度を有する任意の適切な流体であってよい。好適な実施例では、使用される流体の粘度が温度変化において安定した状態を維持することができ、それにより多様な温度及び使用速度(use rate)において同調質量ダンパ2802が一定に動作することが可能となる。例えば、同調質量ダンパ2802の中で使用される流体には、シリコーン・オイル、モータ油、ポリプロピレン・グリコール、及びポリエチレン・グリコールが含まれてよい。
流体が残りの容積に加えられ得、その結果、残りの容積が30%から100%の間のキャパシティとなる。偏心質量体2840の運動と流体との間のドラグ力は、流体の量が増すにつれて増大する。その結果、残りの容積がほぼ100%のキャパシティである場合、ドラグ力が偏心質量体2840の運動の速度を大幅に低下させることができる。好適な実施例では、残りの容積を50%から80%の間のキャパシティにするように、流体が加えられ得る。残りの容積を50%から80%のキャパシティとするように流体が加えられる場合、ドラグ力を、震えている前腕の運動の位相から外れるように偏心質量体2840が動くのを可能にするための最適な範囲内に入れることができる。
同調質量ダンパ2802が、内部空間2838内で流体及び偏心質量体2840を閉じ込めることができる上部カバー2842をさらに有する。上部カバー2842が、任意の適切な固定を利用して、取り外し可能に又は永久的にハウジング2804に固定され得る。上部カバー2842をハウジング2804に取り外し可能に固定することにより、保守管理の必要時に内部空間2838に容易にアクセスするのを実現することができる。図29に示されるように、例示の上部カバー2842が、予め形成されるねじ切りされた開口部2807の中にあるねじ式インサート2806によりハウジング2804に取り付けられ得る。
再び図29を参照すると、偏心質量体2840が、第3の内部壁2834又は第4の内部壁2836に向かって偏心質量体2840が移動する場合に第1の部分2839と第2の部分2841との間で流体が流れるのを可能にするための少なくとも1つのキャナル2844を有することができる。少なくとも1つのキャナル2844を用いない場合、第1の部分と第2の部分との間の流体の流れを起こり得ないようにすることができることを理由として、偏心質量体2840の移動が制限され得る。このようにして、偏心質量体2840が、第3の内部壁2834と第4の内部壁2836との間の線形方向2866及び2868のそれぞれにおいて不随意の前腕の振動を伴う位相から抜けるように自由に移動することができる。
偏心質量体2840が、第1の部分2839と第2の部分2841との間で流体が流れるのを可能にするのに適する任意の数のキャナル2844を有することができる。ここでは、各キャナル2844が偏心質量体2840の質量を低減することができることに留意されたい。例えば、偏心質量体2840が1個から50個の間のキャナルを有することができる。図29を参照して、偏心質量体2840が2つのキャナル2844を有するような、例示の偏心質量体2840を示す。代替的実施例(図示せず)では、偏心質量体2840が6つのキャナル2844を有することができる。別の実施例(図示せず)では、各キャナル2844のサイズ及び位置が変わってよく、キャナル2844の数も変わってよい。
再び図29を参照すると、偏心質量体が、第3の内部壁2834に向かって延在する少なくとも1つのばね2846と、第4の内部壁2836に向かって延在する少なくとも1つのばね2848とを有することができる。各ばね2846及び2848が、任適の適切な固定を利用して、第3の内部壁2834及び第4の内部壁2836にそれぞれ取り付けられ得る。ばね2846及び2848が内部空間2838の中央領域2864において偏心質量体を付勢することができる。ばね2846及び2848が同調質量ダンパ2802の予測性をさらに向上させることができ、内部空間2838内で偏心質量体2840が線形に移動するのを保証することができる。
図29を参照して、偏心質量体2840が2つのばね2846及び2つのばね2848を有するような、例示の偏心質量体2840を示す。示されるように、2つのばね2846及び2つのばね2848が、予め形成されるねじ切りされた開口部2809の中にあるねじ式インサートにより、第3の内部壁2834及び第4の内部壁2836にそれぞれに接続され得る。代替的実施例(図示せず)では、偏心質量体2840が6つのばね2846及び6つばね2848を有することができる。別の実施例(図示せず)では、各ばね2846及び2848のサイズ及びロケーションが変わってよく、ばね2846及び2848の数も変わってよい。
図30及び図31を参照して、ハウジング2804から上部カバー2842(図29に示される)が取り外された状態で、図28の同調質量ダンパ2802を示す。
図30を具体的に参照して、第3の内部壁2834まで延在する2つのばね2846及び第4の内部壁2836まで延在する2つのばね2848により、内部空間2838の中央領域2864において付勢される偏心質量体2840を示す。偏心質量体2840が中央領域2854内に配置されるとき、第1の部分2839及び第2の部分2841がほぼ等しいサイズである。第3の方向2826における不随意の前腕の動きが、偏心質量体2840を線形方向2866において第3の内部壁2834の方に移動させることができる。第4の方向2828における不随意の前腕の動きが、偏心質量体2840を線形方向2868において第4の内部壁2836の方に移動させることができる。
図31を具体的に参照して、第3の方向2826において起こっている前腕の動きを減衰させるために、安定位置2865にある状態の、第3の内部壁2834の近くに配置される偏心質量体2840を示す。偏心質量体2840が安定位置2865にある場合、第1の部分2839が第2の部分2941より大きい。ばね2848が張力を受ける状態で示されており、対してばね2846(図30に示される)が圧縮されている。このようにして、ばね2846及び2848が、不随意の前腕の動きの振動を伴う位相から抜けるように偏心質量体2840が移動するのを可能にすることができる。第3の内部壁2834と第4の内部壁2836との間で線形方向2866及び2868において移動するとき、偏心質量体2840が、第3の方向2826及び第4の方向2828における震えている前腕の動きを安定させるように機能することができる。
代替的実施例(図示せず)では、同調質量ダンパ2802が、内部空間2838の中での偏心質量体2840の運動を非線形にするように、構成され得る。例えば、同調質量ダンパ2802が、前腕2021の輪郭に適合するように円弧形状であってよい。この構成では、偏心質量体2840の動きが肘の回内運動及び肘の回外運動に直接に従うことができる。
次のパラグラフは、追加の、適切な材料、製造方法、及び装置の実施例又は変形形態を説明する。
いくつかの実施例では、第1及び第2の部分が手袋の一部分であってよい。これらの実施例では、第1及び第2の部分が手袋に取り外し可能に又は永久的に固定されるように製造され得る。取り外し可能に又は永久的にという表現は、ボディ1330に関連する同様の表現のところで上述した意味と同様の意味を有するものとして解釈されてよい。第1及び第2の部分が手袋の一部分である実施例を含めた、いくつかの実施例では、第1及び第2の部分が互いに一体に又は互いに別個に製造され得る。
装置は、装置の少なくとも一部分を、装置の使用者の着用する衣服の下に隠すのを可能にするために、手及び前腕を基準として十分に小さい幾何形状を有するように製造され得る。いくつかの事例では、装置のボディが、第1及び第2の部分の中に永久的に又は選択的に隠されるように製造され得る。装置が手袋を有する実施例では、ボディが手袋の中に永久的に又は選択的に隠されるように製造され得る。他の実施例では、独立型の手袋が第1及び第2の部分とは別個に提供されてもよく、これは第1の部分114及び第2の部分120に固定されることを意図されないものであってよい。独立型の手袋は、第1及び第2の部分並びにボディの、各々の、少なくとも一部分を隠すように構成され得る。
いくつかの実施例では、第1及び第2の部分が、カラー又はベルトタイプの固定部分を有することができる。他の実施例では、第1及び第2の部分が、これらの部分を手及び前腕のそれぞれに固定するためにこれらの部分の少なくとも一方側に接着層を有する独立する部分として製造され得る。
装置が、装置の各々の特定の実施例に適する、既知の材料及び製造・組み立て方法の任意の組み合わせを利用して、製造され得る。例えば、手袋が、快適な手の運動を可能にするために手袋に十分な弾性をもたせるようにしまた同時に停滞状態を及び装置の構成要素の動きを許容可能なレベルにするのに十分な量で手及び前腕を圧縮する、任意の材料から作られ得る。例えば、不随意の手の運動から生じる力がボディのターミナルを移動させるのではなく手袋を変形させることになるように手袋の材料が選択されるような場合、停滞状態のレベル及び構成要素の動きのレベルが許容不可となる可能性がある。停滞状態及び構成要素の動きの所望のレベルは、装置の特定の使用者の快適さに対しての個別の要求によって決定され得る。また、手袋は、皮膚に対して柔らかくてよく、良好な耐化学性を有してよく、水を吸収しないものであってよい。その理由は、これらの特徴が、使用者の快適さ、耐久性、及び機能に寄与することができるからである。
手袋の材料は、例えば、以下の群:スパンデックス、コットン、クールマックス、熱可塑性プラスチック、ポリスパンデックス、ナイロン、バンブー、ネオプレン、ビニル、テリー・フォーム、及びコンター・フォーム、から選択される材料のうちの任意の1つ又は組み合わせを含むように選択され得る。
組み合わせの材料が本文献で説明される機能を実現する限りにおいて、ケーシング、リンク、ターミナル、並びにボディの第1及び第2の部分のすべての他の構成要素が、各々、金属、ゴム、プラスチック、又は他の材料などの、任意の適切な既知の材料から作られ得る。いくつかの事例では、ボディの構成要素が、個別に又は一体に、3Dプリント、鋳造、又は射出成形され得る。
ボディが、任意の適切な固定を利用して、取り外し可能に又は永久的に第2の部分に固定され得る。適切な固定の例には、縫着、接着、及び一対の対合する固定部材(図示せず)などの取り外し可能な固定のための機械的機構、のうちの任意の1つ又は組み合わせが含まれてよい。いくつかの実施例では、絶縁体(図示せず)がボディの周りに取り付けられ得る。装置が手袋を有する実施例では、絶縁体が手袋の一部分であってよい。絶縁体が、装置の種々の構成要素が周囲温度条件の変化に反応して温度変化を受ける可能性があるときの速度を下げることができる。温度変化の速度が低下すると、装置の動作をより安定させることができる。
本明細書で多数の実施例を説明してきた。しかし、添付の特許請求の範囲で定義される実施例の範囲から逸脱することなく、他の変形形態及び修正形態が作られ得ることが当業者には理解されよう。また、上述の実施例が明記されない多数の変更を表すものとして読まれるべきであり、上記変更が種々の実施例からの要素を組み込む、ことを当業者であれば認識するであろう。
Claims (20)
- 不随意の手の動きを減衰させるための装置であって、
手に固定可能な第1の部分と;
前腕に固定可能であり且つ前記第1の部分に対して可動である第2の部分と;
少なくとも1つのボディと;
を有する装置において、
前記少なくとも1つのボディが、
外部表面及び球形内部空間を画定するケーシングであって、前記外部表面から前記球形内部空間内まで延びるポートを有し、また前記第1の部分又は前記第2の部分に直接接続されるケーシングと;
球形ターミナル及びリンクを有するコネクタであって、
前記球形ターミナルは、前記球形ターミナルと前記球形内部空間の壁との間の隙間を除いて前記球形内部空間を満たしており、また
前記リンクは前記ポートを通過して、前記ケーシングが直接固定されていない前記第1及び第2の部分の一部分に前記球形ターミナルを接続している
コネクタと;
前記球形ターミナルと前記球形内部空間の前記壁との間の前記隙間を充填する剪断増大流体であって、前記球形ターミナルの剪断速度が増大した時に増大する粘性を有する剪断増大流体と;
を有している、装置。 - 前記リンクが、1つのメイン・ステージ及び少なくとも1つの追加のステージを備えたテレスコープ式シリンダを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記リンクがシャフト及びリニア軸受を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記リンクがシャフト及びリニア玉軸受を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記球形ターミナルと前記球形内部空間の前記壁との間の前記隙間が0.0746mmから1.0254mmの間である、請求項1に記載の装置。
- 前記剪断増大流体が、3ヘルツを超える不随意の手の動きに抵抗するように選択された組成を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記剪断増大流体が、2ヘルツを超える不随意の手の動きに抵抗するように選択された組成を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記剪断増大流体が、1ヘルツ未満の手の動きに抵抗しないように選択された組成を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記剪断増大流体が、2ヘルツ未満の手の動きに抵抗しないように選択された組成を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記ポートを通した剪断増大流体の通過を妨げるように前記ケーシングと前記球形ターミナルとの間に配置される弾性Oリングをさらに有する、請求項1に記載の装置。
- 前記球形ターミナルが、複数のキャビティを有する外側表面を含むように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、不随意の前腕の動きを減衰させるための同調質量ダンパをさらに有し、前記同調質量ダンパは、
前記第2の部分に固定可能であるハウジングであって、前記ハウジングは内部空間を画定しており、前記内部空間が、第2の内部壁の反対側に位置する第1の内部壁、及び第4の内部壁の反対側に位置する第3の内部壁を有している、ハウジングと;
前記内部空間内の偏心質量体であって、前記偏心質量体は前記第1の内部壁と前記第2の内部壁との間に延び、前記偏心質量体に隣接する前記内部空間を第1の部分及び第2の部分へと分割する偏心質量体と;
前記内部空間の残存容積に加えられる流体と;
を有し、
前記偏心質量体は、前記流体が前記第1の部分と前記第2の部分との間で流れるのを可能にする少なくとも1つのキャナルを有し、また
前記偏心質量体は、前記第3の内部壁と前記第4の内部壁との間で線形方向の不随意の前腕の振動による位相から外れて自由に動くことができる
請求項1に記載の装置。 - 前記偏心質量体は、前記第3の内部壁を前記偏心質量体に接続する複数のばねと、前記第4の内部壁を前記偏心質量体に接続する複数のばねとにより、前記内部空間の中央領域において付勢され、それにより前記偏心質量体は、前記第3の内部壁と前記第4の内部壁との間の線形方向において不随意の前腕の振動による位相から外れて動くことができる、請求項12に記載の装置。
- 少なくとも第1の方向及び第2の方向に生じる不随意の手の動きを減衰させるための装置であって、前記第1の方向が前記第2の方向の反対である装置において、
手に固定可能な第1の部分と;
前腕に固定可能であり且つ前記第1の部分に対して可動である第2の部分と;
前記第2の部分に固定される少なくとも1つのボディと;
を有し、
前記少なくとも1つのボディは、
外部表面、非ニュートン性流体を含む内部空間、前記外部表面から前記内部空間内まで延びるポート、
第1の位置と第2の位置との間で移動可能であり且つ前記第1の位置の方に付勢された前記内部空間内のターミナルであって、前記第1の位置が前記第2の位置と比較して前記第1の部分からより離れたところに位置しているターミナル、及び
前記ポートを通って前記ターミナルを前記第1の部分に接続するリンク
を有し、
前記第1の部分が前記手に固定され且つ前記第2の部分が前記前腕に固定されたとき、前記リンクは張力を受けた状態となり、
前記第1の方向における前記不随意の手の動きが前記ターミナルを前記第1の位置から前記第2の位置の方へ向かって移動させる
装置。 - 前記リンクは、長手方向の引張力に対抗するように、且つ長手方向の圧縮力に実質的に対抗しないように構成されている、請求項14に記載の装置。
- 前記非ニュートン性流体は、2ヘルツから12ヘルツの振動数の範囲の不随意の手の動きを減衰させるために最適化された前記少なくとも1つのボディの減衰性能プロフィールを達成するように選択された組成を有する、請求項14に記載の装置。
- 前記ターミナルは前記内部空間を2つのセクションへと分割し、また前記ターミナルは、
前記非ニュートン性流体の可逆流れのために前記第1及び第2のセクションを接続する抵抗流れ開口部と;
前記非ニュートン性流体の不可逆流れのために前記第1及び第2のセクションを接続する逆止弁と
を有している、請求項14に記載の装置。 - 前記装置は、不随意の前腕の動きを減衰させるための同調質量ダンパをさらに有し、前記同調質量ダンパは、
前記第2の部分に固定可能なハウジングであって、前記ハウジングは内部空間を画定しており、前記内部空間は、第2の内部壁の反対側に配置される第1の内部壁、及び第4の内部壁の反対側に配置される第3の内部壁を有している、ハウジングと;
前記内部空間内の偏心質量体であって、前記偏心質量体は前記第1の内部壁と前記第2の内部壁との間に延び、前記偏心質量体に隣接する前記内部空間を第1の部分及び第2の部分へと分割する偏心質量体と;
前記内部空間の残存容積に加えられる流体と;
を有し、
前記偏心質量体は、前記第1の部分と前記第2の部分との間を前記流体が流れるのを可能にするための少なくとも1つのキャナルを有し、
前記偏心質量体は、前記第3の内部壁と前記第4の内部壁との間で線形方向において不随意の前腕の動きによる位相から外れて自由に動くことができる
請求項14に記載の装置。 - 前記偏心質量体は、前記第3の内部壁を前記偏心質量体に接続する複数のばねと、前記第4の内部壁を前記偏心質量体に接続する複数のばねとにより、前記内部空間の中央領域において付勢され、それにより前記偏心質量体は、前記第3の内部壁と前記第4の内部壁との間の線形方向において不随意の前腕の動きによる位相から外れて動く、請求項18に記載の装置。
- 請求項14の前記少なくとも1つのボディが第1のボディであり、
前記装置が請求項14に記載されるような第2のボディを有し、
前記第2のボディが前記第2の部分に固定され、
前記第1の部分が前記手に固定され且つ前記第2の部分が前記前腕に固定されたとき、前記第2のボディの前記リンクが張力を受けた状態となり、
前記第2の方向における前記不随意の手の動きが、前記第2のボディの前記ターミナルを、前記第2のボディの前記ターミナルの前記第1の位置から前記第2のボディの前記ターミナルの前記第2の位置の方へ向かって移動させる
請求項14に記載の装置。
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